методичка для лаб электроника

работе однополупериодного управляемого выпрямителя. На интервале 00 ≤ωt ≤1800 тиристор отпирается с задержкой фазы на угол ϕ, на интервале 1800 ≤ ωt ≤3600 тиристор заперт и ток IА =0 . Таким образом, при увеличении угла ϕ, постоянная составляющая I0 анодного тока IА будет уменьшаться.

Схема электрической цепи

В работе исследуется тиристор КУ-101Е. Для снятия статической вольтамперной характеристики управления IУ (UУК ) , а также анодно-

катодной характеристики IA (U AK ) применяется схема, изображенная на

рис. 5.3.

Все приборы установлены на измерение постоянного напряжения и

Для снятия характеристики фазового управления IA (ϕ) применятся

схема, изображенная на рис. 5.4. Вольтметр V2 установлен на переменное напряжение и имеет предел – 20 В. Амперметр A2 установлен на по-

33

стоянный ток и имеет предел – 200 Ма. Градуировка осциллографа следующая: по напряжению – mu = 1 (В/дел.), по времени – mt = 0,5 (мс/дел.), причем осциллограф должен иметь открытый вход.

Подготовка к работе

Изучив теоретический материал, ответить на следующие вопросы.

1.Что представляет собой триодный тиристор?

2.Запирается ли отпертый тиристор, когда отключается напряжение цепи управления при постоянном токе? А при переменном токе?

3.Что такое ток удержания тиристора?

4.Что происходит с тиристором, когда анодно-катодное напряжение превысит напряжение лавинного пробоя?

5.Объясните принцип работы фазового управления тиристора?

6.Назовите область применения тиристоров в технике?

Программа работы

1.Собрать электрическую цепь по схеме рис. 5.3, установить сопротивление R1=2,2 кОм, вольтметр V1 подключить в точку 1.

2.С помощью регулируемого источника постоянного напряжения подать на цепь анод-катод максимальное напряжение U AK =15 B .

3.С помощью потенциометра 1 кОм сначала увеличивать, а затем уменьшать напряжение управления UУК , и с помощью амперметра A1

измерить ток управления IУ . Данные занести в табл. 5.1. Отметить при каком напряжении UОТП и токе IОТП отпирается тиристор (загорается

лампочка).

4. По данным табл. 5.1 построить графики IУ (UУК ) при увеличении и уменьшении напряжения. Отметить на графике UОТП и IОТП .

34

10.По данным табл. 5.4 построить характеристику фазового управления тиристора I0 (ϕ) .

11.Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы по работе.

РАБОТА 6

ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Цель работы. Снять экспериментально и построить графики семейств характеристик биполярного транзистора n-p-n типа.

Пояснения к работе

Транзистор является полупроводниковым триодом, у которого тонкий р – проводящий слой помещен между двумя n – проводящими слоями (n-p-n транзистор) или n – проводящий слой помещен между двумя р – проводящими слоями (p-n-p транзистор) (рис. 6.1).

Переходы p-n обладают выпрямительными свойствами полупроводникового диода.

В транзисторе p-n-p типа (рис. 6.2,а) ток эмиттера к коллектору через базу обусловлен неосновными для базы носителями заряда – дырками.

36

При положительном направлении напряжения UЭБ эмиттерный p-n переход открывается, и дырки из эмиттера проникают в область базы. Часть из них уходит к источнику напряжения UЭБ , а другая часть достигает коллектора. Возникает транзитный ток от эмиттера к коллектору, который резко возрастает с увеличением тока базы IБ и напряжения UЭБ.

В транзисторе n-p-n типа (рис. 6.2,б) транзитный ток через базу обусловлен также неосновными для базы носителями заряда – электронами. Там они появляются из эмиттера под действием напряжения UБЭ . Токи эмиттера, коллектора и базы связаны между собой уравнением первого закона Кирхгофа:

IК = IЭ − IБ .

Обычно ток базы IБ существенно меньше токов IЭ и IК. Отношение приращения тока коллектора к приращению тока базы называется коэффициентом усиления по току:

β= ∆IK .

∆IБ

Этот коэффициент может иметь значение от нескольких десятков до нескольких сотен единиц.

Свойства транзистора описываются четырьмя семействами характеристик:

37

Входная характеристика IБ(UБЭ) – зависимость тока базы от напряжения между базой и эмиттером при постоянном напряжении между эмиттером и коллектором UКЭ = const.

Выходная характеристика IК(UКЭ) – зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при различных фиксированных токах базы IБ .

Характеристика управления IК(IБ) – зависимость тока коллектора от тока базы при UКЭ = const.

Характеристика обратной связи UБЭ(UКЭ) – зависимость напряже-

ния между базой и эмиттером от напряжения между коллектором и эмиттером при различных фиксированных токах базы IБ.

Схема электрической цепи

В работе исследуется транзистор n-p-n типа КТ-503Г. Для снятия входной характеристики IБ(UБЭ) применяется схема, изображенная на рис. 6.3. Амперметр A1 измеряет ток базы IБ, вольтметр V1 – напряжение UБЭ, вольтметр V2 – напряжение UКЭ. Приборы имеют следующие пределы: V1 – 20 В, V2 – 20 В, A1 – 20 мкА.

Для снятия выходной характеристики IК(UКЭ) применяется схема, изображенная на рис. 6.4. Амперметр А2 фиксирует ток коллектора IК и имеет предел 20 мА. В табл. 6.1 приведены для разных вариантов значения тока базы IБ и напряжения UКЭ для построения по результатам экспериментов зависимостей UБЭ(UКЭ) и IК(IБ).

38

3. По данным табл.6.2 для одного из токов базы IБ=const, в соответствии с номером варианта из табл.6.1, построить характеристику обратной

связи UБЭ(UКЭ).

4. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 6.4. Изменяя напряжение UКЭ, снять семейство выходных характеристик IК(UКЭ) при различных токах базы. Данные занести в табл. 6.3.

5. По данным табл. 6.3 для одного из значений напряжения UКЭ = const, в соответствии с номером варианта из табл.6.1, построить характеристику управления IК(IБ).

6.Используя характеристику управления IК(IБ), рассчитать коэффициент усиления транзистора по току β при изменении тока базы от 40 мкА до

60 мкА.

7.Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы по работе.

РАБОТА 7

УСИЛИТЕЛИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Цель работы. Исследование схем усилителей на биполярных транзисторах.

Пояснения к работе

Транзисторы используют как управляющие элементы в усилительных цепях. По названию того электрода транзистора, который используется как общая точка для напряжений входного и выходного сигналов, различают три основные схемы усилителей на биполярных транзисторах:

40

-с общим эмиттером (ОЭ);

-с общим коллектором (ОК);

-с общей базой (ОБ).

Схема с общим эмиттером показана на рис. 7.1.

Схемы с ОЭ используются в качестве низкочастотных усилителей в различных устройствах промышленной и бытовой радиоаппаратуры. Они имеют большие коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности и низкий уровень нелинейных искажений. Главной отличительной особенностью усилителей с ОЭ является сдвиг фаз на 180 град. выходного сигнала относительно входного. Пассивные элементы на схеме выполняют следующую роль:

С1 и С2 – разделительные конденсаторы, предотвращают проникновение постоянной составляющей с выхода одного каскада на вход другого;

R1 и R2 – резисторы, обеспечивающие положение рабочей точки на выходной вольтамперной характеристике транзистора;

С3 – блокировочный конденсатор, уменьшающий сопротивление переменному току в цепи эмиттера, блокирует действие отрицательной обратной связи по току нагрузки в рабочем диапазоне частот усилителя;

R3 – ограничивает коллекторный ток; RН – сопротивление нагрузки.

Схема с общим коллектором показана на рис. 7.2.

Схема с ОК имеет высокое входное сопротивление (такое же как и в схеме с ОЭ) и малое выходное сопротивление, что широко применяется для согласования высокоомных источников сигнала с низкоомной нагрузкой. Каскад с ОК имеет небольшой коэффициент усиления по напряжению и большой коэффициент усиления по току, что обеспечивает

41

значительный коэффициент усиления по мощности. Форма сигнала на нагрузке в точности повторяет форму входного сигнала, а поскольку выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора, то такие уси-

лители называют эмиттерным повторителем.

Схема с общей базой показана на рис. 7.3. Схема с ОБ имеет на порядок меньшее входное сопротивление, а выходное сопротивление в 1,5–2 раза выше по сравнению со схемой с ОЭ. Данный каскад имеет значительный коэффициент усиления по напряжению, а коэффициент усиления по току меньше единицы. Усилители с ОБ применяются в высокочастотных, широкополосных усилителях, где важнейшими параметрами являются чувствительность и малый коэффициент шума каскада.

Основными параметрами любого усилителя являются: 1. Входное сопротивление Rвх ;

42